(57)【要約】【課題】 ドレン排水の中和処理が不要な高効率の給湯器を提供することを目的とする。【解決手段】 主熱交換器１８においてドレンを発生することなく燃焼ガス中の顕熱を回収するとともに、副熱交換器１９において燃焼ガスをドレンの発生する温度まで下げて燃焼ガス中の顕熱と潜熱とを回収する。  副熱交換器１９で発生したドレンは、給湯器に備えられた燃焼用空気供給ファン３６の風力を利用して、強制的に器具外に排出する。この際に排出しきれなかったドレンについては、回収後、燃焼用空気供給ファン３６の風力を利用して蒸発させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内で燃料を燃焼するバーナと、
上記バーナに燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給ファンと、
上記バーナの燃焼ガスから顕熱を回収して伝熱管内の通水を加熱する主熱交換器と、
上記主熱交換器を通過した燃焼ガスから、該主熱交換器で回収しきれなかった顕熱に加えて潜熱を回収して伝熱管内の通水を加熱する副熱交換器と、
上記副熱交換器での潜熱回収によって発生したドレンを受けるドレン受けと
を備えた給湯器において、
上記副熱交換器から発生したドレンの少なくとも一部を、風力を利用して排気口から器具外に排出する送風手段を備えたことを特徴とする給湯器。
【請求項２】
上記送風手段は、上記副熱交換器から上記ドレン受けへのドレン落下経路を横切るように送風することを特徴とした請求項１記載の給湯器。
【請求項３】
上記送風手段は、上記燃焼用空気供給ファンから送風される空気の一部を利用して送風することを特徴とする請求項１または請求項２記載の給湯器。
【請求項４】
上記燃焼用空気供給ファンにより器具ケーシング内に供給された空気の通路は第１通路と第２通路とに分岐され、上記第１通路は上記バーナと上記主熱交換器と上記副熱交換器とを備えるとともに、上記第２通路は上記ドレン受けを備え、
上記副熱交換器で発生したドレンは、上記第２通路を横断して落下するとともに、落下する際に該第２通路を通過する空気の運動エネルギーを受けて排気口から器具外に排出されることを特徴とする請求項３記載の給湯器。
【請求項５】
上記ドレン受けは、該ドレン受けに回収されたドレンを振動させる振動手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４いずれかに記載の給湯器。
【請求項６】
燃焼室内で燃料を燃焼するバーナと、
上記バーナに燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給ファンと、
上記バーナの燃焼ガスから顕熱を回収して伝熱管内の通水を加熱する主熱交換器と、
上記主熱交換器を通過した燃焼ガスから、該主熱交換器で回収しきれなかった顕熱に加えて潜熱を回収して伝熱管内の通水を加熱する副熱交換器と、
上記副熱交換器での潜熱回収によって発生したドレンを受けるドレン受けと
を備えた給湯器において、
上記ドレン受けに回収されたドレンを振動させる振動手段と、
上記ドレン受けの上面に沿って送風する送風手段とを備えたことを特徴とする給湯器。
【請求項７】
上記送風手段は、上記燃焼用空気供給ファンから送風される空気の一部を利用して送風することを特徴とする請求項６記載の給湯器。
【請求項８】
上記燃焼用空気供給ファンにより器具ケーシング内に供給された空気の通路は第１通路と第２通路とに分岐され、上記第１通路は上記バーナと上記主熱交換器と上記副熱交換器とを備えるとともに、上記第２通路は上記ドレン受けを備えたことを特徴とする請求項７記載の給湯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼ガスにより通水を加熱する熱交換器を備えた給湯器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より給湯器の分野においては、  燃焼排気熱の回収効率（以下、熱効率という）を向上させるために、燃焼排気熱の顕熱のみならず、燃焼排気中の水蒸気を凝縮させることにより潜熱をも回収する潜熱回収型給湯器がある。
潜熱回収型給湯器は、燃焼排気流路の上流側に主に顕熱の回収を目的とする主熱交換器と、下流側に主に潜熱の回収を目的とした副熱交換器とを設ける。
このような潜熱回収型給湯器は、主熱交換器で回収できなかった燃焼排気中の潜熱についても副熱交換器で回収するため、燃焼排気中のほとんどの熱エネルギーが回収できる。
【０００３】
しかしながら、上記の潜熱回収型給湯器において、潜熱回収の過程で凝縮した水蒸気（以下、ドレンという）は、燃焼排気中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）や、窒素酸化物（ＮＯｘ）と反応して酸性（ｐＨ３程度）になるため、下水等の一般排水通路に排出する前に、中和処理をしなければならない。
そのため、従来の潜熱回収型給湯器においては、特許文献１に示すようにドレン中和用の中和装置を設けなければならず、著しくコスト高となっていた。また、中和装置において用いられる中和剤は、一定期間ごとに交換する必要があり、使用者の負担となっていた。
【０００４】
そこで、最近では特許文献１に示すように、一旦燃焼ガスをドレンが発生する温度まで下げて潜熱を回収した後、発生したドレンについては燃焼ガスと接触させて蒸発させる給湯器の提案がされている。
この給湯器は、同一燃焼ガス流路に、主熱交換器と副熱交換器とドレン受けとを備え、主熱交換器において燃焼ガス中の顕熱を回収し、副熱交換器においてドレンを発生させ、潜熱および主熱交換器で回収しきれなかった顕熱を回収し、ドレン受けにおいて、副熱交換器で発生したドレンを燃焼ガス熱を利用して蒸発させる。
【０００５】
この給湯器によれば、副熱交換器で回収された潜熱と同量の熱量がドレンの蒸発に使用されるため、結果的には潜熱の回収は行われないものの、副熱交換器においては露点温度以下まで燃焼ガスの温度を下げて燃焼ガス熱を回収できる。つまり、副熱交換器においてはドレン発生防止のために高温排気を無駄に排出する必要がなく、通常の給湯器と比較し高い熱回収率を得ることができるのである。
【特許文献１】特開２００２−９８４１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記従来技術においては、燃焼ガス熱を用いて、顕熱回収、潜熱回収、およびドレンの蒸発処理を行っていたため、結果的に潜熱の回収を行うまでには至っていない。
また、理論上は最大限の顕熱を回収することが可能であるものの、同一燃焼ガス流路に主熱交換器と副熱交換器とドレン受けとを備えるために、実際には効率よく熱回収するすることが困難であった。
【０００７】
つまり、ドレン受けを燃焼ガス流路の最も下流に備えた場合には、主副熱交換器において十分な熱回収を行ってしまうと、ドレン受けに達する燃焼ガスは温度が低くなりすぎてしまい、ドレンの蒸発能力が低くなってしまう。そのため、発生したドレンを完全に蒸発させるためには、ドレン受けよりも上流での熱回収率をわざわざ下げる必要がある。
また、副熱交換器をドレン受けよりも燃焼排気流路の上流に設けた場合には、
燃焼ガスの熱はドレン蒸発時に奪われてしまう。そのため、副熱交換器に達するまでに燃焼ガスの温度が低くなってしまい、副熱交換器における顕熱回収効率が悪くなってしまうのである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の請求項１記載の給湯器は、燃焼室内で燃料を燃焼するバーナと、
上記バーナに燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給ファンと、
上記バーナの燃焼ガスから顕熱を回収して伝熱管内の通水を加熱する主熱交換器と、
上記主熱交換器を通過した燃焼ガスから、該主熱交換器で回収しきれなかった顕熱に加えて潜熱を回収して伝熱管内の通水を加熱する副熱交換器と、
上記副熱交換器での潜熱回収によって発生したドレンを受けるドレン受けと
を備えた給湯器において、
上記副熱交換器から発生したドレンの少なくとも一部を、風力を利用して排気口から器具外に排出する送風手段を備えたことを要旨とする。
【０００９】
上記課題を解決する本発明の請求項２記載の給湯器は、上記請求項１記載の給湯器において、上記送風手段は、上記副熱交換器から上記ドレン受けへのドレン落下経路を横切るように送風することを要旨とする。
【００１０】
また、上記課題を解決する本発明の請求項３記載の給湯器は、上記請求項１または請求項２記載の給湯器において、上記送風手段は、上記燃焼用空気供給ファンから送風される空気の一部を利用して送風することを要旨とする。
【００１１】
また、上記課題を解決する本発明の請求項４記載の給湯器は、上記請求項３記載の給湯器において、上記燃焼用空気供給ファンにより器具ケーシング内に供給された空気の通路は第１通路と第２通路とに分岐され、上記第１通路は上記バーナと上記主熱交換器と上記副熱交換器とを備えるとともに、上記第２通路は上記ドレン受けを備え、
上記副熱交換器で発生したドレンは、上記第２通路を横断して落下するとともに、落下する際に該第２通路を通過する空気の運動エネルギーを受けて排気口から器具外に排出されることを要旨とする。
【００１２】
また、上記課題を解決する本発明の請求項５記載の給湯器は、上記請求項１から請求項４いずれかに記載の給湯器において、上記ドレン受けは、該ドレン受けに回収されたドレンを振動させる振動手段を備えたことを要旨とする。
【００１３】
また、上記課題を解決する本発明の請求項６記載の給湯器は、燃焼室内で燃料を燃焼するバーナと、
上記バーナに燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給ファンと、
上記バーナの燃焼ガスから顕熱を回収して伝熱管内の通水を加熱する主熱交換器と、
上記主熱交換器を通過した燃焼ガスから、該主熱交換器で回収しきれなかった顕熱に加えて潜熱を回収して伝熱管内の通水を加熱する副熱交換器と、
上記副熱交換器での潜熱回収によって発生したドレンを受けるドレン受けと
を備えた給湯器において、
上記ドレン受けに回収されたドレンを振動させる振動手段と、
上記ドレン受けの上面に沿って送風する送風手段とを備えたことを要旨とする。
【００１４】
また、上記課題を解決する本発明の請求項７記載の給湯器は、上記請求項６記載の給湯器において、上記送風手段は、上記燃焼用空気供給ファンから送風される空気の一部を利用して送風することを要旨とする。
【００１５】
また、上記課題を解決する本発明の請求項８記載の給湯器は、上記請求項７記載の給湯器において、上記燃焼用空気供給ファンにより器具ケーシング内に供給された空気の通路は第１通路と第２通路とに分岐され、上記第１通路は上記バーナと上記主熱交換器と上記副熱交換器とを備えるとともに、上記第２通路は上記ドレン受けを備えたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１６】
上記構成を有する本発明の請求項１記載の給湯器は、送風手段より供給される風力により、副熱交換器で発生したドレンを排気口から器具の外に排出する。
この結果、ドレンを中和処理するための中和装置が不要、あるいはドレンを完全に排出しきれなくても、中和装置を小規模なものとすることができ、安価でメンテナンス負担の少ない高効率の給湯器を提供することができる。
また、従来のように燃焼排気熱のみを用いてドレンを蒸発させる場合とは異なり、熱交換器における燃焼排気熱の回収効率をドレン蒸発のためにわざわざ制限する必要がない。
従って、器具としてはいっそう熱効率を向上させることができる。
【００１７】
また、上記構成を有する本発明の請求項２記載の給湯器においては、副熱交換器で発生したドレンは、ドレン受けへ落下途中に、横方向からの風の力を受けて器具外に排出される。
このため、ドレンは効率的に吹き飛ばされてドレン排出率を高めることができる。
【００１８】
また、上記構成を有する本発明の請求項３記載の給湯器は、燃焼用空気供給ファンの風力により、副熱交換器で発生したドレンを排気口から器具の外に強制的に排出する。
つまり、ドレンの排出処理を、もともと給湯器に備えられている燃焼用空気供給ファンを利用して行うため、専用の送風装置を設ける必要がなく、安価に製造可能である。さらに、専用の送風装置によって器具が大型化することがない。
従って、使用者のメンテナンス負担のない高効率の給湯器を、いっそう安価な価格で提供することができる。
【００１９】
また、本発明請求項４記載の給湯器は、第１通路と第２通路とが燃焼用空気供給ファンにより器具ケーシング内に供給された空気を分離する。
第１通路においてはバーナが供給された空気を利用して燃料ガスを燃焼し、主熱交換器が燃焼ガス中の顕熱を回収するとともに副熱交換器がドレンを発生させて潜熱を回収する。
そして、副熱交換器で発生したドレンは、第２通路を横断して第２通路に備えられたドレン受けに落下するが、落下する際に第２通路を通過する空気より排気口方向の力を受けて、器具外に排出される。
また、落下の際に器具外に排出されなかったドレンについてもドレン受けに落下後、第２通路を通過する空気によって蒸発される。
このとき、第２通路を通過する空気は、燃焼に伴う水分を含んでおらず、湿度が低い。そのため、ドレン受けに落下したドレンは蒸発しやすい。
つまり、第１通路においてはバーナの燃焼排気からの熱の回収を十分行うことができるとともに、第２通路においては第１通路で発生したドレンの処理を確実に行うことができるのである。
このように、供給空気を第１通路と第２通路とに分岐することにより、十分な熱回収とドレンの処理をより確実に行うことができる。
【００２０】
また、本発明請求項５記載の給湯器は、副熱交換器で発生したドレンのうち、空気の力により器具外に排出されずドレン受けに受けられたドレンについては、
ドレン受けにおいて振動させる。
この場合ドレンは、振動エネルギーを受け、液体状態のまま（状態変化せず）細かい粒子となって空気中に浮遊する。
従来より、ドレンを加熱蒸発させて（状態変化させて）器具外に排出処理する手法が提案されているが、加熱により液体から気体に状態変化させるのに必要なエネルギーよりも、少ない振動エネルギーをドレンに与えるだけでドレンは液体のまま細かいドレン粒子として空気中に浮遊する。
浮遊したドレン粒子は、質量が軽いためにドレン受け上面を通過する送風手段からの送風により簡単に移動する。
これにより、ドレン受けに回収されたドレンについて、蒸発させて器具外に排出処理する場合と比較して、少ないエネルギーで処理することができる。
さらに、空気中に粒子として浮遊する前のドレンについては、振動を受け空気との接触面積が増加するとともに、振動エネルギーから変換された熱エネルギーにより加熱されるため、蒸発しやすくなる。
これにより、一層確実にドレンの処理を行うことができる。
【００２１】
また、本発明請求項６記載の給湯器は、ドレン受けにおいてドレンを振動させることにより細かい粒子となって空気中に浮遊したドレンを、送風手段により器具外に排出する。
浮遊したドレン粒子は、微粒子であり質量が軽いため、空気からわずかな力を受けて簡単に移動する。
そのため、送風手段として送風能力が小さい安価なものを用いた場合や、送風手段による送風をドレンの排出処理だけでなく他の用途に用い、ドレンの排出処理に用いる送風の割合を減少させた場合にもドレンを確実に器具外に排出することができる。
さらに、ドレンは、上述したように比較的少ないエネルギーで細かいドレン粒子として空気中に浮遊させることができる。
そのため、安価で確実にドレンの処理を行うことができる。
【００２２】
また、本発明請求項７記載の給湯器は、ドレン受けにおいてドレンを振動させることにより細かい粒子となってドレン受け上に浮遊したドレンを、燃焼用空気供給ファンから送風される空気の一部を利用して器具外に排出する。
空気中に浮遊したドレンの粒子は、微粒子であり質量が軽いため、能力が小さい安価な燃焼用空気供給ファンを用いた場合や、燃焼用に供給する空気の割合を増加させるためにドレン処理用の空気の割合を減少させた場合にもドレンを確実に器具外に排出することができる。
また、ドレン受け上部に浮遊したドレンのの排出処理について、もともと給湯器に備えられている燃焼用空気供給ファンを利用して行うため、専用の送風装置を設ける必要がない。
従って、安価で確実に燃焼ガス中からはより多くの熱の回収を行うことができるのである。
【００２３】
また、本発明の請求項８記載の給湯器は、第１通路においてはバーナが供給された空気を利用して燃料ガスを燃焼し、主熱交換器が燃焼ガス中の顕熱を回収するとともに副熱交換器がドレンを発生させて潜熱を回収する。
そして、副熱交換器で発生したドレンは、第２通路に備えられたドレン受けに回収される。ドレン受けにおいてドレンは振動エネルギーを受けて細かい粒子となってドレン受け上に浮遊し、第２通路を通過する燃焼用空気供給ファンからの送風により器具外に排出される。
空気中に浮遊したドレンの粒子は、微粒子であり質量が軽いため、能力が小さい安価な燃焼用空気供給ファンを用いた場合や、燃焼用に供給する空気の割合を増加させるためにドレン処理用の空気の割合を減少させた場合にもドレンを確実に器具外に排出することができる。
また、空気中に粒子として浮遊する前のドレンについては、空気との接触面より、緩やかに蒸発しているが、第２通路を通過する空気は、燃焼に伴う水分を含んでおらず、湿度が低いため、ドレン受けに落下したドレンは蒸発しやすい。
このように、十分な熱回収とドレンの処理をより確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以上説明した本発明の構成、作用を一層明らかにするために、以下、本発明の給湯器における好的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００２５】
本実施例の給湯器は、図１に示すように、器具ケーシング１２内に燃焼室２０が設けられ、燃焼室２０を囲うように空気室２００が設けられる。また、燃焼室２０および空気室２００の下方にＤＣモータ４８と連結した燃焼用空気供給ファン３６が取り付けられ、燃焼室２０および空気室２００にそれぞれ空気を送り込む。
尚、器具ケーシング１２には、外気を取り込むための給気口３０が形成される。
【００２６】
燃焼室２０内には、下から順に、燃料ガスと燃焼用空気供給ファン３６からの一次空気との混合ガスを燃焼するバーナ２２と、バーナ２２からの燃焼ガスの殆どの顕熱を回収する主熱交換器１８とが設けられる。
【００２７】
また、燃焼室２０の上部には、主熱交換器１８を通過した燃焼ガスの排気通路２１がＬ字型に形成される。 
排気通路２１は、上方より前方に曲折されている。そして、曲折された前方には、主熱交換器１８で回収しきれなかった顕熱と潜熱とを回収する副熱交換器１９が備えられる。つまり、主熱交換器１８と副熱交換器１９とは、給湯器１上方から見て、互いに重なり合わないように設置され、副熱交換器１９で発生したドレンが主熱交換器１８上に落下しないように構成されているのである。
【００２８】
さらに、副熱交換器１９の真下には、副熱交換器１９において発生したドレンを回収するドレン回収器１２０が備えられ、ドレン回収器１２０の真下には、空気室２００より後述するノズル４００を経由して噴出された空気が通過する空気通路２０１が形成される。空気通路２０１には、回収したドレンを蒸発させるドレン受け１００が備えられる。
ここで、ドレン回収器１２０はドレンを回収するとともに排気通路２１と空気通路２０１とを分離する。つまり、排気通路２１を通過する燃焼ガスと空気通路２０１を通過する空気とは混合されることがないのである。
【００２９】
また、排気通路２１と空気通路２０１とは、それぞれ燃焼ガスと空気とを器具外に排出する燃焼ガス排気口４４ａと空気排気口４４ｂとを備える。
【００３０】
器具ケーシング１２内に設けられる通水管は、上流から順に、燃焼室２０を外側で巻回する給水管１４、副熱交換器１９に設けられる副伝熱管１９ａ、主熱交換器１８に設けられる主伝熱管１８ａ、および出湯管１６である。
【００３１】
給水管１４には水流センサや水ガバナを備える水側制御ユニット５０が設けられる。
副伝熱管１９ａは、ステンレスで形成され、主熱交換器１８を通過した燃焼ガスの排気熱を回収するとともに発生したドレンをドレン受け１００へと案内する多数のフィン１９ｂを奥行方向に備える。
主伝熱管１８ａは、燃焼熱を吸収をする多数の熱回収フィン１８ｂを奥行方向に備える。
【００３２】
空気室２００は、図２に示すように一枚の鉄鋼板により外装を構成する。外装は燃焼室固定部２１４と、側面部２１１と、下面部２１２と、上面部２１３とから構成される。
燃焼室固定部２１４には、空気室２００を燃焼室２０に取り付けるための取付孔２１８が形成される。
空気室２００を燃焼室２０に固定する際には、燃焼室固定部２１４と燃焼室２０の間にパッキンを挟み込み、取付孔２１８にネジを貫通させて燃焼室２０に空気室２００をネジ止めするのである。
側面部２１１は、前側面部２１１ａ、右側面部２１１ｂ、左側面部２１１ｃ、後側面部２１１ｄとからなり、前側面部２１１ａには図１に示すように、後述するドレン受け１００が設置される。
下面部２１２には、燃焼用空気供給ファン３６からの給気を取り込めるように給気孔２１６が備えられるとともに、燃焼用空気供給ファン３６をネジで取り付けるための取付孔２１７が備えられる。
上面部２１３には、開口部２１９が形成される。そして、開口部２１９の側部には、後述するノズル４００を取り付けるための取付孔１２３ａが形成される。
【００３３】
また、開口部２１９の上部には、図５に示すようなノズル４００が設置される。
ノズル４００は、耐熱性のプラスチックにより形成され、固定部４０１と空気導入部４０２と空気噴出部４０３とからなる。
固定部４０１には、空気室２００を燃焼室２０に取り付けるための取付孔４０１ａが形成される。
空気導入部４０２は空気通路２００より上方に伸びて形成され、その断面積は空気室２００の開口部２１９の面積と等しい。
また、空気噴出部４０３は空気導入部４０２の上面より前方に向かって直角に形成される。
空気噴出部４０３は空気噴出口４０３ａを備え、空気噴出口４０３ａは空気排気口４４ｂと対面している。また、空気噴出部４０３は、空気導入部４０２より空気噴出口４０３ａに向かって面積が小さくなるように形成される。
【００３４】
燃焼用空気供給ファン３６により空気室２００に供給された空気は、開口部２１９よりノズル４００に供給される。そして、空気噴出部４０３を通過する間にその流速を増した後、空気噴出口４０３ａより噴出されるのである。
この時、空気は空気排出口４４ｂに向けて、空気通路２０１に水平に噴出されるが、空気排気口４４ｂより排出される前に、その一部は空気通路２０１においてドレン受け１００の上面と接触する。
【００３５】
ドレン受け１００は、図３に示すように、回収したドレンを蒸発させるドレン蒸発部１０１と燃焼室２０に固定されるドレン受け固定部１１０とから構成される。
ドレン蒸発部１０１は、耐酸性、耐熱性、親水性をもつセラミック板より構成される。
ドレン受け固定部１１０は、１枚のステンレス板から構成され、空気室２００の側面部２１１ａに固定される空気通路固定部１１１と、ドレン蒸発部１０１を載置して支える支え部１１３と、支え部１１３の両端をコの字型に折り曲げてドレン蒸発部１０１を挟み込み固定する固定部１１２とからなる。
空気加熱室固定部１１１にはネジ孔１１１ａが形成され、ステンレス製のネジにより空気室２００に固定される。
【００３６】
また、ドレン受け１００と副熱交換器１９の間には、図１に示すようにドレン回収器１２０が設置される。
ドレン回収器１２０は主熱交換器１８を通過した燃焼ガスの通路と、空気室２００を通過した空気の通路とを分離するとともに、副熱交換器１９で発生したドレンを回収し、ドレン受け１００に案内する。
ドレン回収器１２０は図４に示すように１枚のステンレス板を折り曲げることにより形成され、燃焼室２０に固定される燃焼室固定フランジ２０１と、副熱交換器１９で発生したドレンを回収するドレン回収部２０２とを備える。
燃焼室固定フランジ２０１にはネジ孔２０１ａが形成され、ステンレス製のネジにより燃焼室２０に固定される。
ドレン回収部２０２には、複数のバーリング孔２０２ａが形成される。
そしてドレン回収部２０２の両端には、図４に示すようにドレンの落下を防止する落下防止部２０４が形成される。
【００３７】
次に、このように構成された給湯器１０の作動について簡単に説明する。
図示しない給湯栓を開くと、給水管１４に水（図中破線矢印）が流れ、水側制御ユニット５０内の水流センサからの検知信号によりコントローラ５８が、燃焼用空気供給ファン３６を駆動した後、主電磁弁５４及びガス比例弁５６が開いてバーナ２２に点火する。
点火動作が終了すると、出湯温度と設定温度との差に応じてガス比例弁５６を制御して熱交換器１８の出口温度を一定に保つとともに、ガス量に応じて燃焼用空気供給ファン３６の風量を調整する。
【００３８】
バーナ２２からの高温の燃焼ガスは、燃焼用空気供給ファン３６により、燃焼ガス流路の上流に設けた主熱交換器１８の各フィン１８ｂ間を貫流し熱交換を行う。
ここで、主熱交換器１８では、ドレンを発生させないように、燃焼ガスに含まれた顕熱だけを回収するが、主熱交換器１８内に存在する局所的な低温部においてもドレンの発生を抑制するために、燃焼ガスの温度はある程度高温に保たなくてはならず十分な顕熱の回収が行われない。
【００３９】
主熱交換器１８を通過した燃焼ガスは、副熱交換器１９において再度の熱交換を行う。
副熱交換器１９においては、ドレンの発生を防止する必要がないため、主熱交換器１８で回収しきれなかった燃焼ガス中の顕熱とともに、潜熱の回収をも回収することが可能である。
【００４０】
副熱交換器１９における潜熱回収に伴い発生したドレンは、フィン１９ｂに沿って降下し、ドレン回収器１２０の上に落下した後、バーリング孔２０２ａを貫通してドレン受け１００上に落下する。
ドレンはドレン回収器１２０からドレン受け１００に落下する際、空気通路２０１を横断するが、空気通路２０１には、ノズル４００の噴出口４０３ａより、空気排気口４４ｂに向けて水平に高速の空気が吹きつけられる。そのため、ドレンは図１に示すように、ドレン回収器１２０からドレン受け１００に落下する前に、空気排気口４４ｂに向けて吹き飛ばされ、空気排気口４４ｂから器具外部に強制的に排出される。
供給される空気の流速を大きくする手法としては、図１に示すように、空気室２００の出口にノズル４００を設けるなどして空気通路の断面積を少なくすることにより行ってもよいし、空気供給能力の大きい燃焼用空気供給ファン３６を用いて供給空気の流量を上げることにより行ってもよい。
【００４１】
ここで、燃焼室２０および空気通路２００への空気の供給は、ともに燃焼用空気供給ファン３６を用いているため、燃焼室２０と空気通路２００とにおいて供給される空気の供給比は常に一定である。
例えば、燃焼室２０におけるバーナ２２の燃焼量が大きい場合には、燃焼室２０において大量の燃焼用空気が必要となるため、燃焼用空気供給ファン３６は回転数を増加し燃焼室２０も多くの空気を供給するが、これに伴い、空気通路２００にも多くの空気が供給される。つまり、バーナ２２の燃焼量が大きい場合には、ノズル４００より噴出される空気の流速は速く、ドレンの強制排出力は向上する。
一方、燃焼室２０におけるバーナ２２の燃焼量が小さい場合には、燃焼室２０に供給する燃焼用空気は少量である必要があるため、この場合にはノズル４００より噴出される空気の速度は遅くなる。
ところで、一般に副熱交換器１９において発生するドレンの量は、バーナ２２の燃焼量が大きいほど多くなる。
つまり、ドレン発生量が多いほどドレン排出能力が高くなるように自動調整されているのである。
【００４２】
次に、ノズル４００から噴出された空気の力により器具外に強制排出されず、ドレン受け１００に落下したドレンの処理について説明する。
ドレン蒸発部１０１は親水性の多孔質セラミックであるから、落下したドレンはドレン蒸発部１０１全体に拡散する。
ここで、上述したようにドレン４００から空気通路２０１に噴出された空気の一部はドレン受け１００の上面にあるドレン蒸発部１０１と接触する。そのため、ドレン蒸発部１０１においてドレンは、ノズル４００より噴出される空気と接触し蒸発する。
この場合、ノズルから噴出される空気は、空気通路２００において燃焼室２０の外壁からの放熱により加熱されていることに加えて、燃焼排気のように水分を含んでいない。そのため、ドレン蒸発部１０１上に拡散したドレンは効率よく蒸発する。
蒸発したドレンは、ノズル４００より噴出された空気の力を受けて、強制排出されるドレンとともに器具外に排出される。
【００４３】
この本発明実施例１の給湯器によれば、発生したドレンを燃焼用空気供給ファンにより供給された空気のみを用いて処理する構成としたため、以下の効果を奏する。
まず、燃焼ガス熱を用いてドレンを蒸発する従来の場合とは異なり、燃焼ガス熱はドレンの蒸発には用いられない。つまり、燃焼ガス熱はドレン蒸発に寄与しなくてよいため、燃焼ガス熱の回収効率は向上する。
また、ドレンはドレン受けに落下する前に高流速の空気により器具外部に排出して処理されるため、大量のドレンが発生した場合でも処理可能である。
さらに、高流速の空気により器具外に排出されなかったドレンについても、ドレン受けに回収後、蒸発させて器具外に排出するため、確実にドレンの処理ができる。
なおこの場合、ドレン受けに回収されたドレンは以下の構成により、効率よく蒸発する。
まず、ドレン蒸発部として親水性の多孔質セラミックを用い、ドレンと空気との接触面積を大きくする構成としている。さらに、ノズルより供給される空気は高流速で、燃焼排気とは異なり水分含有量が少ないことに加え、空気室は燃焼室を囲うように形成されるため温度が高い。
これらにより、発生したドレンを確実に処理できることから、副熱交換器ではより多くのドレンを発生させて熱の回収を行うことができる。
また、もともと給湯器に設置されている燃焼用空気供給ファンを利用してドレンの処理を行うため、ドレン処理のために専用の装置を用いることなく安価であるとともに、発生したドレンを中和するための中和装置を設けた場合のようにメンテナンスの負担がない。
さらに、ドレンはバーナの燃焼量の増加に伴い発生量を増加させるが、燃焼用空気供給ファンもまたバーナの燃焼量の増加に伴い回転数を増加させるため、ノズルより噴出される空気の速度はドレン発生量の増減に伴い自動的に調整されていることになる。
こうしたことから、使用者のメンテナンス負担のない高効率の給湯器を安価な価格で提供することができる。
【実施例２】
【００４４】
次に第２実施例の給湯器について図６、図７を用いて説明する。
第２実施例の給湯器は、第１実施例のセラミックとステンレスとで構成したドレン受け１００に替えて、ステンレスのみで形成したドレン受け１００ａを使用するとともに、ドレン受け１００ａには超音波振動装置３００を備えたものである。
【００４５】
ドレン受け１００ｂは、図７に示すように１枚のステンレス板により箱型に形成される。
ドレン受け１００ｂは、超音波振動装置３００に固定される固定部１１１ｂと、ドレンを回収するとともに蒸発させるドレン蒸発部１０１ｂとドレンの落下を防止するドレン落下防止部１１４ｂとからなる。
固定部１１１ｂにはネジ孔１１１ａが形成され、ステンレス製のネジにより超音波振動装置３００に固定される。
ドレン落下防止部１１４ｂは、ドレン蒸発部１０１ａの周囲をＬ字型に曲折して形成される。
【００４６】
超音波振動装置３００は、図６に示すように、器具ケーシング１２に固定されるとともに、コントローラ５８に接続され、バーナ２２燃焼時に超音波振動するように構成される。
超音波振動装置３００が超音波振動した場合、振動エネルギーはドレン受け１００内に回収されたドレンに伝わる。ドレンは振動エネルギーを受けると多数の細かいドレン粒子となり上部の空気通路２０１へと拡散する。
細かいドレン粒子は質量が小さく外力（風の力）を受けやすいため、空気室２００からドレン受け１００に供給される空気の流量が小さい場合であっても、
容易に器具外まで誘導される。
【００４７】
また、粒子とならないドレンについても、振動により波動が発生し空気との接触面積が増加するとともに、振動エネルギーから変換された熱エネルギーにより加熱されるため蒸発しやすくなる。
【００４８】
上述した実施例２の給湯器によれば、ドレン受け１００内のドレンに振動を与える構成することにより、一度ドレン受け１００に回収されたドレンは、振動エネルギーを受け、液体状態のまま（状態変化せず）細かい粒子となって空気中に浮遊する。
つまり、液体から気体に状態変化させるのに必要なエネルギーよりも少ないエネルギーを振動によりドレンに与えるだけで、ドレンは液体のまま細かいドレン粒子として空気中に浮遊する。
そして、浮遊したドレン粒子は、ドレン受け上面を通過するファンからの送風により簡単に移動する。
これにより、ドレン受けに回収されたドレンについて、蒸発させて器具外に排出処理する場合と比較して、少ないエネルギーで処理することができる。
さらに、空気中に粒子として浮遊する前のドレンについては、振動を受け空気との接触面積が増加するとともに、振動エネルギーから変換された熱エネルギーにより加熱され、蒸発しやすくなる。
これにより、一層確実にドレンの処理を行うことができる。
従って、副熱交換器ではより多くのドレンを発生させることができ、燃焼ガス中からはより多くの熱の回収を行うことができるのである。
【実施例３】
【００４９】
次に、実施例３の給湯器について図８を用いて説明する。
実施例３の給湯器は、実施例１の給湯器における燃焼用空気供給ファン３６のほかに空気供給ファン３６０を備えたものである。
【００５０】
この給湯器１は、燃焼用空気供給ファン３６が燃焼室２０に固定され、燃焼室２０にのみ空気を供給するとともに、空気供給ファン３６０が空気室２００に固定され、空気室２００のみに空気を供給する。
つまり、燃焼用空気供給ファン３６は、燃焼室２０内のバーナ２２の燃焼状態のみに応じて運転することが可能であるとともに、空気供給ファン３６０は、ドレンの処理状況のみに応じて独立して運転することが可能である。
【００５１】
これにより、例えばバーナ２２の燃焼量が少なく、燃焼用空気供給ファン３６の風力が小さくなった場合でも、空気供給ファン３６０では、大風量で空気を供給し、ドレンを確実に処理することができる。
つまり、適切な燃焼制御ができるとともに、確実にドレンの処理を行うことができるのである。
【００５２】
なお、実施例２の給湯器についても同様に、燃焼用空気供給ファン３６のほかに空気供給ファン３６０を設けることができる。この場合には、空気室２００に供給する空気の流量は小さくてもよいため、空気供給ファン３６０は安価な空気供給能力が小さいものを用いることができる。
この場合には、例えばバーナ２２の燃焼量が大きく、燃焼用空気が大量に必要な場合には、燃焼用空気供給ファン３６を用いて燃焼室２０に大流量の空気を供給するとともに、空気供給ファン３６０を用いて空気室２００に空気通路２０１に浮遊したドレンの微粒子を移動させるのに必要なだけの空気を供給すればよく、燃焼用空気供給ファン３６のみを備えていた場合のように、過剰に大流量の空気を空気室２００に供給する必要が無くなる。
【実施例４】
【００５３】
次に実施例４の給湯器について図９を用いて説明する。
実施例４の給湯器は、図９に示すように、実施例１の給湯器におけるドレン回収器１２０を持たない構造のものである。
【００５４】
排気通路２１を通過する燃焼ガスと空気通路２０１を通過する空気とを分離するドレン回収器１２０を設けないことにより、主熱交換器１８を通過した高温の燃焼ガスのうち副熱交換器１９を通過しない一部は、ドレン受け１００の上面を通過する。
このとき、燃焼ガス中の熱はドレン受け１００内のドレン蒸発に利用される。
【００５５】
つまり、主熱交換器１８を通過した後の高温の燃焼ガスと、空気室２００より供給される大流量の空気との両方によってドレン受け上のドレンは蒸発される。
これにより、燃焼用空気供給ファンの能力が小さく、ノズル４００より噴出される空気により強制的に排出しきれなかったドレンについて、ノズル４００により供給される空気だけでは蒸発が不可能な場合であっても、燃焼ガス中の熱を利用することによりドレンは確実に蒸発される。
【００５６】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、こうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施しうることはもちろんである。
例えば、ドレン受けは、ステンレスとセラミックとで構成されるものやステンレスのみで構成されるものに限定しない。
また、ドレン受けを振動させる振動手段としては超音波振動装置に限定せず、例えば空気供給ファンや燃焼用空気供給ファンのモーターの振動等を利用してもよい。この場合には、ドレン振動のために専用の振動源を設けないため、安価に製造可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、ファンを備えた強制給排気式の給湯器への適用のみならず、自然燃焼式の給湯器に適用してもよい。また、給湯単機能の機器に限らず、風呂追焚機能付給湯器や、暖房機能付給湯器に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明実施例１の給湯器を示した説明図である。
【図２】本発明実施例の空気通路を示した説明図である。
【図３】本発明実施例１のドレン受けを示した説明図である。
【図４】本発明実施例のドレン回収器を示した説明図である。
【図５】本発明実施例のノズルを示した説明図である。
【図６】本発明実施例２の給湯器を示した説明図である。
【図７】本発明実施例２のドレン受けを示した説明図である。
【図８】本発明実施例３の給湯器を示した説明図である。
【図９】本発明実施例４の給湯器を示した説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１２  器具ケーシング
１８  主熱交換器
１９  副熱交換器
２０  燃焼室
２１  排気通路
２２  バーナ
３０  給気口
３６  燃焼用空気供給ファン
５８  コントローラ
１８ａ  主伝熱管
１８ｂ  フィン
１９ａ  副伝熱管
１９ｂ  フィン
４４ａ  燃焼ガス排気口
４４ｂ  空気排気口
１００  ドレン受け
１２０  ドレン回収器
２００  空気室
２０１  空気通路
３００  超音波装置
３６０  空気供給ファン
４００  ノズル
４０３ａ  空気噴出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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